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《中国矿业大学》 2017年
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静电纺丝法制备金属氧化物复合物纤维及其电化学性能研究

段连威  
【摘要】:能源危机与环境恶化促使人们重视探索新能源及其储能技术。超级电容器又称电化学电容器,由于其高能量密度、绿色无污染、循环性能好等特点,迅速成为电化学储能领域的热点。超级电容器电极材料,直接影响着超级电容器的电化学性能。本文通过静电纺丝法制备镍、钴、锰氧化物及其复合物电极材料。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表测试仪(BET)、X射线光电子谱(XPS)等对材料的物理和形貌进行表征;采用三电极体系,利用电化学工作站测试材料的电化学性能,主要包括循环伏安测试(CV)、恒电流充放电测试、电极材料的循环性能等。获得研究结果如下:(1)利用静电纺丝法制备PVP/Ni(CH_3COO)_2/Zn(CH_3COO0)_2复合纳米纤维,在550℃下煅烧得到镍锌纳米氧化物复合纤维,Zn:Ni=0:1、1:20、2:20、3:20(摩尔比)。在1mol/LKOH电解液中,通过循环伏安法、恒流充放电等电化学测试分析表明,Zn:Ni=0:1、1:20、2:20、3:20复合材料在1A/g的电流密度下比电容分别为332F/g、375 F/g、441 F/g、412 F/g。2:20复合材料比电容最高为441F/g,比纯氧化镍纳米纤维提高32.5%。循环充放电1000圈,比电容保持率为82.1%,显示了良好的充放电稳定性。(2)利用静电纺丝法在500℃下煅烧制备钴锰纳米氧化物复合纤维,其复合比例Mn:Co=0:1,1:20,2:20,3:20(摩尔比)。通过循环伏安法、恒流充放电等电化学测试表明,1A/g的电流密度下Mn:Co=0:1、1:20、2:20、3:20复合材料的比电容分别416 F/g、454 F/g、585F/g、429 F/g。比该系列其余两个样品提高至少28.9%。在1A/g的电流密度下该样品循环充放电500圈比电容保持率%82.6,显示了良好的充放电稳定性。相比NiO-ZnO复合,Co_3O_4-MnO_2的复合效果更佳,性能改善更明显。(3)利用静电纺丝法制备MnO_2、Mn_3O_4纤维并测试其电化学性能,MnO_2在1A/g电流密度下比电容为366 F/g,循环500圈后比电容保持率71%;Mn_3O_4在1A/g电流密度下比电容为247 F/g,循环500圈后比电容保持率74%。用纺丝方法获得的MnO_2纤维电容性能更好。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ342.94

【参考文献】
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